Структура и электронные характеристики пиролизованного полиакрилонитрила

Структура и электронные характеристики пиролизованного полиакрилонитрила

Автор: Давлетова, Олеся Александровна

Шифр специальности: 05.27.01

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2010

Место защиты: Волгоград

Количество страниц: 140 с. ил.

Артикул: 4730799

Автор: Давлетова, Олеся Александровна

Стоимость: 250 руб.

Структура и электронные характеристики пиролизованного полиакрилонитрила  Структура и электронные характеристики пиролизованного полиакрилонитрила 

ВВЕДЕНИЕ
Материалы, которые использует человек в своей деятельности, всегда играли важную, а часто и определяющую роль в прогрессе цивилизации. Даже историческим периодам развития человеческого общества присваивают наименование материалов бронзовый век, железный век, стальная индустриальная революция, кремниевая революция техники связи эпохи. Конечно, сейчас круг материалов, созданных и используемых в быту и технике чрезвычайно широк. Однако с небольшой долей пристрастности настоящий период развития человеческого общества называют полимерным, так как полимеры проникают во все области техники и быта в медицину, сельское хозяйство, машиностроение, приборостроение, строительство, электротехнику, электронику, оптоэлектронику и на транспорт. Современное развитие промышленности выдвигает потребность в новых материалах, создание которых потребует больших экономических затрат по сравнению с модификацией уже известных материалов
3. Проблема создания твердотельных наноструктур с заданными свойствами и контролируемыми размерами входит в число важнейших проблем века. Ее решение вызовет революцию в материаловедении, электронике, механике, химии, медицине и биологии.
Развитие представлений о нанотубулярных формах неорганических веществ началось с наблюдения в г. в катодном конденсате при электродуговом разряде между графитовыми электродами полых углеродных цилиндрических структур, длина которых на порядки превышала их диаметр. Практически одновременно при моделировании возможных форм сферических углеродных кластеров больших размеров так называемых гигантских фуллеренов была предложена новая квазиодномерная структура протяженный цилиндр, образуемый сверткой атомной ленты, вырезанной из графитовог о монослоя. Данные объекты, названные нанотрубками, еще в большей степени проявили склонность углерода к образованию поверхностных структур 4 . Эти замкнутые поверхностные структуры проявляют ряд специфических свойств,
которые позволяют использовать их как интересные своеобразные физические и химические системы. Ввиду малых размеров диаметр трубок несколько нанометров, а длина до нескольких микрометров нанотрубки представляют собой новые квазиодномерные нанообъекты, которые могут найти широчайшее применение во многих областях наиоэлектронике, медицине, мембранной технологии и т.д За истекший период нанотрубки или тубулены из экзотических объектов уникальных экспериментов и теоретических расчетов превратились в предмет крупномасштабных физикохимических исследований, их необычные свойства стали основой многих смелых технологических решений. Нанотрубки являются сегодня материалом широкого практического применения, коммерческим продуктом и предметом маркетинговых исследований.
Кроме того, открытие новых аллотропных форм углерода фуллерена и нанотрубок стимулировало интерес к синтезу новых углеродных нанокристаллических материалов УНМ с модифицированными химическими свойствами, которые содержат искривленные углеродные плоскости сферические, кольцоподобные и тубуленоподобные образования . К их числу можно отнести и наиоматериалы на основе пиролизованного полиакрилонитрила ПАН. УНМ обладают уникальными физикохимическими свойствами, которые могут сильно изменяться в зависимости от их формы и кривизны, способа допирования и выбора модифицирующих допирующих элементов. Проводимость наноматериалов меняется от металлической до полупроводниковой и даже диэлектрической. Следует сказать, что такие органические полупроводники интенсивно исследуют на предмет применения в качестве сенсоров, используя эффект влияния допирования на изменение электропроводимости , и, в том числе, биосенсоров с высокой селективностью и эффективностью, так как органические полупроводники совместимы и имеют химическое сродство с ферментами .
Пиролизованный ПАН ПЛАН применяют в микроэлектронике , вакуумной электронике для создания дисплеев, где ППАН используют для из
готовления катода, как болсс дешевого материала с более высоким током при более низких напряжениях и вакууме, по сравнению с металлами . ПЛАН имеет перспективные свойства для применения в оптоэлектронике . Кроме того, ПЛАН применяют в полупроводниковой технологии для изготовления и обработки полупроводников, а также в качестве исходного материала для получения алмазоподобных пленок. Композит ПАНС6о может служить в качестве предшественника для получения нитрида углерода 3. Современное развитие нанотехнологии исследует возможные способы применения наночастиц ПЛАН, теплопроводность которых в пять раз больше, чем у А1 . Комплексообразующие свойства нитрильных групп ПАН используют для изготовления нанокомпозитов ПАН, 1 ЛАН и АиСоПАН .
Пиролизованый полиакрилонитрил ПЛАН обладает наиболее стабильными среди органических полупроводников электрофизическими свойствами 1 К1 в диапазоне от 0 до 0С и получается с помощью дешевого способа под действием ИКоблучения. Образование при пиролизе искривленных углеродных плоскостей приводит к структурам, имеющим сферическую сферолиты, кольцеобразную формы и фибриллы, представляющие тубуленоподобные структуры, которые имеют размер нм. Преимущества нового органического полупроводника на основе ПЛАН регулирование проводимости, низкая стоимость и простая технология приготовления. Новый способ производит структуры, состоящие из монослоя или нескольких слоев с одинаковыми или разными электрическими свойствами. Свойства пленок органического полупроводника
толщина 0,г2 мкм и высокая адгезия к подложке
электрическая проводимость аОИ Омсм
стабильность во влажной, кислой и щелочной средах
стабильность электрических свойств от 0 до 0С
р1,,0 гсм
фотоиндуцированный отклик с временем жизни т0 фсек
совместимость и химическое сродство с биологическими субстанциями.
Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию наноматериала на основе пиролизованного полиакрилонитрила. Изучены электронноэнергетическое строение, электронные и физикохимические свойства полимера.
Актуальность


Научнопрактическое значение работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы для интерпретации имеющихся экспериментальных данных но проводящим, магнитным, спектроскопическим, электронным и другим свойствам пиролизованного полиакрилонитрила, для стимуляции экспериментальных исследований по сделанным теоретическим прогнозам. Установленные закономерности изменения характеристик в том числе, проводящих прогнозируемых композитных систем на основе пиролизованного полиакрилонитрила могут служить предпосылкой для направленного синтеза новых материалов наноэлектроники. Свойства и пространственная конфигурация пиролизованного полиакрилонитрила зависят от состава полимера, а именно от относительного содержания атомов водорода и азота в углеродной матрице ГИТАН. Вакансионные дефекты структуры монослоя ПЛАН изменяют тип проводимости полимера, что обеспечит применение подобных структурномодифицированных композитов в качестве элементов наноэлектроники. Движение миграция вакансионного дефекта с наибольшей вероятностью осуществляется вдоль связей СС и фактически представляет собой прыжки ионов углерода между стабильными состояниями на поверхности пиролизованнного полиакрилонитрила так называемая, ионная проводимость ПЛАН. Адсорбция атомов на поверхности пиролизованного полиакрилонитрила, вопервых, зависит от атомарного окружения ближайших соседей адсорбционного центра, вовторых, изменяет электронные свойства и проводимость получаемых комплексов, в третьих, способствует образованию тубулярных форм ПЛАН. Возможно заполнение межслоевого пространства Л Л АН атомарным водородом, причем проникновение атома зависит от особенностей структуры полимера. Доказанная возможность осуществления процесса переноса протона по поверхности ПЛАН позволяет отнести данный полимер к классу новых протоннроводящих материалов. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 2 наименований, содержит 9 страниц основного текста, рисунков и таблицы. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, кратко изложено содержание диссертации. Первая глава посвящена обзору публикаций и экспериментальных исследований, посвященных получению, свойствам и применению углеродным нанокристалличсским материалам на основе пиролизованного полиакрилонитрила. Во второй главе содержится обзор современных методов расчета электронного строения и энергетических характеристик многоэлектронных систем. Обосновывается целесообразность выбора кластерного подхода для исследования твердых тел и формулируются основные требования, предъявляемые к кластерным моделям. В третьей главе представлены результаты расчета структуры и основных электронноэнергетических характеристик пиролизованного полиакрилонитрила. Расчеты проводились с использованием модели циклического и молекулярного кластеров и модифицированной схемы , отдельные результаты сравнивались с результатами расчета в рамках метода функционала плотности. В четвертой главе представлены результаты расчета энергетических характеристик процессов адсорбции легких атомов на поверхности ПЛАН. Изучены механизмы протонной проводимости. В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы. Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях IV Российскояпонском семинаре Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро и наноэлектроники Астрахань, г. Волгоградской области Волгоград, , , г. Международной конференции i I СанктПетербург, , г. VI Всероссийской конференции молодых ученых Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии Саратов, г. V Российскояпонском семинаре Оборудование, технологии и аналитические системы для материаловедения, микро и наноэлектроники Саратов, г. Международной КазахстанскоРоссийскоЯпонской научной конференции и РусскоЯпонском семинаре Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов УстьКаменогорск, г. Волгоград, г.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.199, запросов: 229